[發明專利]分布式實時數據庫數據層次索引方法

在審

• 申請號: 201110286149.7
• 申請日: 2011-09-24
• 公開（公告）號: CN103020078A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 李賢慧;岳夢龍
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;江蘇瑞中數據股份有限公司
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明屬于分布式實時數據庫領域，特別是涉及一種分布式實時數據庫數據的層次索引方法。

背景技術

隨著計算機技術的發展以及自動化水平的提高，出現了很多對數據的存取和管理具有時間約束的應用，例如電力系統調度、工業控制、證券交易、航空航天等等。這些應用通常需要實時對監控設備進行采樣以了解系統運行最新狀況，因而采集頻率非常高，達到每秒25、50甚至100幀；同時，指定時間內的所有數據必須完整保存，從而需要維護海量的數據；并且要求在指定的時刻或時間范圍內對數據進行采集、處理并作出正確響應，具有明顯的時效性。如此海量、實時、高頻的數據，傳統的關系型數據庫無論是存儲還是檢索都顯得捉襟見肘，很難滿足這些應用的需求。近年來，實時數據庫的出現使得這些應用需求的實現成為可能。實時數據庫是專門設計用來處理具有時間序列特性的數據庫管理系統，該系統用于對上述領域實時、高頻、海量數據進行存儲管理。同時，為了提高系統的擴展性、容錯性以及存儲檢索速度，將實時數據庫系統分布式化。

整個分布式實時數據庫系統主要由兩類節點，其一是中心控制服務器，整個系統只有一個，主要存儲系統相關元數據，如每個數據存儲服務器節點信息，數據分片信息，訪問控制信息等；其二是數據存儲服務器，整個系統可以有多個，可以分步在不同的計算機，它主要用于分布式實時數據庫數據的存儲。客戶端對數據的存儲和檢索首先向中心控制服務器發送請求，查詢實際數據所在的數據存儲服務器，然后再跟具體的數據存儲服務器通信，實現數據的真正存儲和檢索。因而實際數據庫數據的傳輸在客戶端和數據存儲服務器之間進行。

而在分布式實時數據庫系統中，索引技術的好壞直接影響著數據庫的存儲檢索速度，本發明正是為了實現一種分布式環境下高效的實時數據庫索引而開發實現的。

發明內容

本發明的目的是提供一種分布式環境下的實時數據庫層次索引方法，該方法在實現實時數據庫分布式的條件下，保證了實時數據庫數據的高效存儲和檢索。

為了解決上述技術問題，本發明至少包括中心控制服務器、數據存儲服務器，并首先構造了一個環形哈希空間，該空間構造方法如下：

將數據存儲服務器通過一定哈希算法映射到n位的哈希鍵值，也即0~2^n-1次方的數值空間，然后將該空間首(0)尾(2^n-1)相連，構成環形哈希空間。

步驟A：系統初始化，將數據存儲服務器的特征標識碼通過哈希算法映射到環形哈希空間，對應的哈希環空間值為該數據存儲服務器節點的標識；

步驟B：系統添加標簽點，客戶端發送加點請求給中心控制服務器，中心控制服務器根據請求標簽點特征標識碼計算該點名MD5值，通過與步驟1相同的哈希算法將該MD5值映射到環形哈希空間，并且按順時針方向尋找數據存儲服務器節點，第一個成功節點即為該標簽點存放位置；系統插入數據或查詢數據時，向中心控制服務器發送請求，查找并確定標簽點存放的數據存儲服務器；

步驟C：客戶端發送增加標簽點、存儲或檢索數據請求，

請求增加標簽點，對標簽點特征標識碼做哈希將待添加的標簽點映射到標簽點哈希表中；

存儲或檢索數據，數據存儲服務器對標簽點名做哈希，取得標簽點信息，從而獲取B+樹索引根節點所在位置。

步驟D：確定存儲或檢索的標簽點數據數據實際存放位置

從B+樹根節點開始，對比每個索引節點索引的時間范圍，確定遍歷下一層索引節點的指針，層次搜索B+樹索引節點，確定請求存儲或檢索數據的實際插入或存放的數據節點位置。

本發明方法的有益效果是，可以在實現實時數據庫分布式功能的條件下，保證實時數據庫數據存儲和檢索的效率。同時，對每個標簽點建立單獨的B+樹數據索引，標簽點索引具有高度的獨立性，從而使得分布式實時數據庫每個數據存儲服務器之間具有高度的自治性。

附圖說明

附圖1是支撐本發明方法的分布式實時數據庫框架結構實例。

附圖2是分布式實時數據庫DataServer和TAG點在Hash環上的映射。

附圖3是DataServer端TAG點PointHashTable以及TAG點內部數據的B+樹索引結構。

具體實施方式

本發明中引用英文名稱對應中文解釋如下：

NameServer：中心控制服務器

DataServer：數據存儲服務器

Client：客戶端

TAG點：標簽點

PointHashTable：標簽點哈希表